3сем / lab4

1. Цель работы

Изучить движения заряженных частиц в скрещенных электрическом и магнитном полях; ознакомление с работой электровакуумной лампы 6Ж32П; измерение удельного зардяа электрона методом магнетрона.

2. Описание установки

Основным элементом экспериментальной установки, содержащим соленоид и двухэлектродную электровакуумную лампу 6Ж32П, является модуль ФПЭ-03 (1) «Заряд электрона», к которой подключается модуль ИП, включающий в себя источник питания, вольтметр и амперметр и измерительный прибор Щ4313. На рис. 1 дана принципиальная электрическая схема установки.

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки

Рисунок 2 – Параметры приборов

3. Рабочие формулы

(1) Определение удельного заряда электрона: ( ) = , где ( ) – удельный заряд электрона, U – напряжение, ra – радиус онода

Вычисление индукции магнитного поля:

(2) Bкр = M₀ * n * Iпр * = , где M₀ – магнитная постоянная, I_кр – критическая сила тока, N – число витков (2006), L – длина намотки соленоида (167мм), D – диаметр намотки (62мм)

4. Результаты измерений и вычислений

5. Примеры вычислений

По формуле 2: Bкр = = = 1,6 * 10^-2 = 0,016 Тл

По формуле 1: ( ) = = = 4,3*10¹⁰

6. Вычисление погрешностей

6.1. Систематические погрешности

6.1.1 ϴ_I = 0,045А

6.1.2 ϴ_U = 0,225В

6.1.3 ϴ_Iм = 0,2 мА

6.1.4. Вывод формулы для ϴ_Вкр

B_кр (I_кр) = M₀ * n * Iпр * = => ϴ_Вкр = * В_кр =>

ϴ_Вкр1 = 0,016 * = 6,2 * 10^-4 Тл

ϴ_Вкр2 = 0,015 * = 6,12 * 10^-4 Тл

6.1.5. Вывод формулы для ϴ_e/m

) (Ua, Вкр) = = > ϴ_e/m = *ϴu+ *ϴ_Вкр² = * ( + ) =>

ϴ_e/m1 = 4,3 * 10¹⁰ * ( + ) = 0,1 * 10¹⁰ Кл/кг

ϴ_e/m2 = 2,4 * 10¹⁰ * ( + ) = 0,07 * 10¹⁰ Кл/кг

6.2. Случайная погрешность

S_e/m = = 0,9 * 10¹⁰ Кл/кг

6.3. Полная погрешность

△_e/m = 10¹⁰*(0,085+0,9) = 0,985*10¹⁰ Кл/кг

7. Выводы

Для U = 50В: = (4,3 ± 0,9) * 10¹⁰ Кл/кг

Для U = 25В: = (2,4 ± 0,9) * 10¹⁰ Кл/кг

Табличное значение: = 1,76 * 10¹¹ Кл/кг

При учете полной погрешности для измерений, и при коэффициенте Стьюдента 12,7 (0,95), значение не получены в нужном диапазоне, это может быть связано с неисправностью прибора.

Список используемых ресурсов:

1) https://fizikaguap.ru/wp-content/uploads/2021/05/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D0%B8_%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%B7%D0%BC_2021_%D0%A0%D0%98%D0%A6.pdf